Все новости

Главная » Статьи о торцевых уплотнениях » Торцевое уплотнение : подбор по размерам и параметрам

© к.т.н. Шепелёв В.А., инж. Шепелёв А.В.

 

"Главное - гуманитарии..." ©

 

Предисловие

Ну вот уже и очередная статья за последние четыре года по теме выбора торцевого уплотнения. В 2014 году вышла в свет наша первая публикация с оригинальным названием "почему торцевые уплотнения Джон Крейн 2100 не работают при любых условиях эксплуатации", в связи с тем, что за предыдущие 2010-2013 годы мы получали множество писем и телефонных звонков с жалобами на уплотнительные узлы оборудования, в которых применялись уплотнения Джон Крейн 2100. За период времени с 2013 по 2016 годы количество отрицательных отзывов в общем и целом не уменьшалось, поэтому, мы опубликовали статью о торцевом уплотнении гомогенизатора мешалки. Недавно мы также рассказывали об обоснованном выборе материалов для уплотнений. Несмотря на эти и другие наши публикации ситуация с профессиональным [основанном на инженерном анализе] выбором торцевого уплотнения, к сожалению, не только не улучшилась, но и неуклонно продолжает ухудшаться из-за технической малограмотности менеджеров по продажам и других гуманитариев, дающих "профессиональные" советы, но, как правило, при этом не являющиеся специалистами в области торцевых уплотнений. В настоящей статье мы вкратце приведем лишь некоторые примеры и расскажем почему не всегда стоит доверять "профессиональным" советам менеджеров по продажам при подборе торцевых уплотнений по размерам и параметрам.

 

Торцевое уплотнение : подбор по размерам и параметрам

 

Торцевые уплотнения - это прецизионные уплотнительные изделия (устройства), которые находят широкое применение в уплотнительных узлах различного оборудования: насосы, мешалки, миксера, гомогенизатора и т.д. Функция этих изделий заключается в герметизации рабочей полости оборудования с вращающимся валом, проходящим через эту полость, находящуюся под давлением или разряжением рабочей среды. В зависимости от типа рабочей среды (или жидкости), ее физических и химических свойств, давления, скорости вращения вала и рабочей температуры, а также особых условий эксплуатации используются разные типы уплотнений [и их системы], отличающиеся по конструкции и имеющие различные рабочие характеристики; детали уплотнений могут быть изготовлены с применением широкого спектра материалов. Рациональный выбор материалов для колец пары трения и резиновых элементов вторичных уплотнений влияют на надежность, срок службы и герметичность уплотнительного узла в целом.

 

Практика нашей работы за последние 10 лет, а также анализ предложений и подача текстов в сети интернет различных торговых компаний и сервисных центров, специализирующихся в области уплотнительной техники - конкретно торцевых уплотнений, показывает, что, в большинстве случаев сотрудниками таких контор являются менеджеры по продажам, которые являются специалистами в своей области - в продажах и рекламе, но, как правило, не обладают необходимыми инженерными знаниями, навыками и опытом работы в области прецизионных уплотнительных устройств.

 

Отсутствие базовых инженерных знаний в области торцевых уплотнений [не говоря уже о других знаниях в упомянутой и связанных областях науки и техники] приводит во многих случаях к тому, что эти специалисты в области продаж и рекламы, заинтересованны только в продвижении чужой продукции и получении прибыли [приоритет в рыночных отношениях]. Они уверенно рекомендуют и предлагают [эффект Даннинга-Крюгера] своим потенциальным и реальным клиентам те или иные готовые решения уплотнений, выдавая рекламные перлы, например, в виде:  "безупречное" [т.е. упрёков не было], "легендарное" [т.е. навеяно и покрыто легендами и мифами], "английское" [вероятно, сделано в Англии], "немецкое" [страна происхождения, вероятно, Германия ], "никто не жаловался" и т.п. сравнения и характеристики применительно к предлагаемой продукции. 

 

Также частенько встречается подобная фраза: качественное торцевое уплотнение будет подобрано нашими менеджерами по размерам и параметрам. То есть упор делается на качестве изготовления изделия, что в общем-то очень хорошо и правильно. Однако нас всегда интересовало... как же менеджер может правильно подобрать необходимое торцевое уплотнение по размерам и главное - по параметрам. И почему этим занимается менеджер? Если, например, в западной профессиональной компании [мы все стремимся к западным ценностям] рекомендуют всегда обращаться к специалистам в своей области. Всегда ли менеджер по продажам является дипломированным специалистом - инженером и тем более в области торцевых уплотнений? И если это так, то почему он фактически утрачивая свои инженерные знания и навыки занимается продажами?

 

Если подбор торцевого уплотнения по установочным размерам [когда они известны] обычно не вызывает значительных трудностей и сомнений [при условии отсутствия износа посадочных поверхностей сверх допустимых пределов], то с подбором уплотнения по параметрам складывается не всё так однозначно. Оказывается, подбор по параметрам, для многих упомянутых выше компаний основывается исключительно на данных, указанных изготовителем торцевого уплотнения, т.е. обычно это общие предельные параметры, например:

  • температура -15ºС... +180ºС;
  • давление до 12 бар изб.;
  • скорость скольжения до 15 м/с.

Также часто указывается, что эти параметры зависят от применяемых материалов и условий эксплуатации, что правильно, но, к сожалению, недостаточно для того, чтобы предлагаемое прецизионное изделие работало надежно и долго. Необходимо подчеркнуть, что указанные изготовителем предельные параметры не должны использоваться совместно. Применительно к некоторым техническим решениям уплотнений, например, Джон Крейн 2100 (или его китайский аналог по установочным размерам BS2100), предлагается специфичный алгоритм простой оценки для подбора уплотнения с использованием критерия "Multiple Factor", который, к сожалению, не всегда является адекватным и фактически носит лишь справочный характер, о чём, кстати, в описании вкратце указывает разработчик и изготовитель этого уплотнения. Во всех других случаях, когда инженерных методик расчета подобного критерия для других конструкций уплотнений нет - применяется гуманитарный подход, основанный, вероятно, на "божественном" предвидении, а интуиция имеет место быть только при наличии богатого опыта работы в области торцевых уплотнений и, безусловно, инженерных базовых знаний по этой и связанным областям науки и техники. Однако сомнительно, что каждое из них отдельно или, тем более, все вместе приходят свыше каждому менеджеру по продажам. Печально, что и некоторые инженерно-технические специалисты в последнее время также придерживаются такого гуманитарного подхода. Если условия эксплуатации уплотнения не являются достаточно жесткими и оборудование обеспечивает все необходимые и достаточные для уплотнения условия работы, оно может работать достаточно продолжительное время. Во всех остальных случаях торцевые уплотнения, подобранные таким образом, т.е. по размерам и параметрам, не работают надежно и долго и быстро выходят из строя. 

 

Инженерный подход при выборе торцевого уплотнения

Такой подход при выборе рационального торцевого уплотнения [его конструкции, схемы расположения, применяемых материалов и т.д.] всегда базируется на инженерном анализе с учётом опыта эксплуатации [одно без другого не работает]. Инженерный анализ подразумевает применение расчетных методик, основанных на описании физических процессов математическими выражениями, полученными из законов физики и природы, а также экспериментальных данных. То есть специалист в области уплотнительной техники [он же и инженер] применяет инструменты инженерного анализа при проектировании нового оборудования, модернизации существующего оборудования, а также проводит при наличии необходимых исходных данных оценочные инженерные расчеты при выборе торцевого уплотнения; результаты этих расчетов позволяют сделать прогноз возможной работоспособности такого прецизионного изделия. Таким образом, рациональный выбор торцевого уплотнения основан не на "божественном" предвидении или интуиции, а только на инженерных расчетах с обязательной их проверкой в эксплуатации.

 

Необходимо отметить, что инструменты, предназначенные для инженерного анализа применительно к торцевым уплотнениям имеют только компании, профессионально занимающиеся проектированием, расчетом и изготовлением этих прецизионных устройств. Нашей группой инженеров разработан и совершенствуется программный комплекс MSLC, содержащий необходимые расчётные методики и программы, реализованные, в частности, в библиотеке MSLx64. Поэтому при проведении проектно-расчетных работ уплотнительных узлов, связанных с разработкой нового или модернизацией существующего оборудования, мы всегда применяем на практике имеющееся у нас специализированное программное обеспечение. При выборе торцевого уплотнения - наличии необходимых исходных данных, мы также проводим оценочные расчеты, позволяющие сделать прогноз возможной работоспособности той или иной конструкции уплотнения применительно к конкретной рабочей среде и её рабочим параметрам ["божественное" предвидение в этом случае не применяется]. Отсутствие упомянутых инструментов для инженерного анализа при подборе торцевого уплотнения у менеджеров по продажам торговых компаний и сервисных центров сужает их возможности и не позволяет профессионально решать практические задачи, допуская ошибки при подборе уплотнений по параметрам и создавая при этом неизбежные сложности для предприятий и организаций, эксплуатирующих различное оборудование с этими уплотнениями.

 

Покажем на примере некоторые ошибки, которые допускали специалисты по продажам и рекламе предлагая качественные уплотнения...

 

Пример 1. Торцевое уплотнение Джон Крейн 2100 с материалами R1C1 (китайский аналог BS2100 CAR/CER) было подобрано по размерам и параметрам специалистом по продажам, и установлено в центробежный насос, перекачивающий воду с температурой +120 град С. В эксплуатации уплотнение отработало менее одного месяца, дальнейшие замены приводили к тому, что такие и подобные уплотнения работали не более 2-3 недель и выходили из строя.

распределение температуры торцевое уплотнение Джон Крейн 2100 работа в воде

Результаты оценочных расчетов с распределением температур по сечению колец пары трения получены при условии необходимого и достаточного отвода тепла водой от уплотнения. Высокие температуры неизбежно сказываются на износе вращающегося кольца, изготовленного из мягкого графита, а также существенно влияют на срок службы эластомеров уплотнения. Возможное наличие пузырьков воздуха в уплотнительной камере насоса или попадание растворённого воздуха на всасывании этого агрегата ухудшают условия для необходимого и достаточного охлаждения уплотнения, в результате оно выходит из строя из-за перегрева. 

 

Пример 2. Одинарное торцевое уплотнение BS2100 с материалами CAR/CER (или английское уплотнение Джон Крейн 2100 R1С1) было подобрано по размерам и параметрам менеджером по продажам [специалистом в своем деле], при модернизации гомогенизатора, рабочая среда - шампунь (жидкое мыло) с исходной температурой на входе +30 град С. В эксплуатации уплотнение "горит" [по заявлению механика], выходит из строя отработав менее недели.

распределение температуры торцевое уплотнение Джон Крейн 2100 работа в шампуне

Результаты инженерных расчетов позволили оцениваться с распределением температур по сечению колец пары трения и получены в предположении необходимого и достаточного отвода тепла шампунем (жидким мылом) из рабочей зоны уплотнения. Очень высокие температуры неизбежно увеличивают износ вращающегося кольца, изготовленного из графита, а также существенно влияют на старение и срок службы резиновых деталей уплотнения. Возможное наличие пузырьков воздуха в уплотнительной камере гомогенизатора дополнительно ухудшают условия для необходимого и достаточного охлаждения уплотнения, в результате чего оно "сгорает". 

 

Пример 3. Одинарное торцевое уплотнение BS2100 с материалами CAR/SIC (или оригинальное уплотнение Джон Крейн 2100 R1S1) было рекомендовано и подобрано по размерам и параметрам менеджером по продажам [специалистом в своей области], применено в насосе и гомогенизаторе, рабочая среда - джем (варенье) с исходной температурой на входе +80 град С. В эксплуатации уплотнение выходит из строя отработав 1-2 рабочих дня, после чего заменяется на новое и так почти до бесконечности [пока хватит терпение это делать у механика на производстве и возможностей предприятия].

распределение температуры торцевое уплотнение Джон Крейн 2100 работа в варенье

Результаты моделирования с применением программного комплекса MSLC позволили оцениваться с распределением температур по сечению колец пары трения. Экстремально высокие температуры для уплотнения BS2100 (Джон Крейн 2100) приводят к ускоренному интенсивному износу вращающегося кольца, изготовленного из мягкого графита, а также драматически сказываются на стойкости в эксплуатации других деталей, изготовленных из эластомеров. 

 

Выводы

1) Торцевое уплотнение с превосходным качеством изготовления и с вполне определёнными характеристиками не является универсальным устройством и не может работать надежно и долго при любых условиях эксплуатации.

2) Гуманитарный подход, заключающийся в подборе торцевого уплотнения по размерам и параметрам на основе "божественного" предвидения или интуиции (без применения инженерного анализа), не гарантирует работоспособность уплотнительного узла.

3) Инженерный подход при выборе торцевого уплотнения с грамотным использованием инженерных методик позволяет проводить оценочные расчеты параметров уплотнения и прогнозировать его возможную работоспособность при обеспечении оборудованием для этого уплотнения необходимых и достаточных условий в эксплуатации.